Книга: Рефакторинг. Зачем?

Наследование

Наследование

Долго решался, прежде чем начать эту тему, обычно она достаточно сложна для понимания. Не уверен, что мне удасться уложиться в одну главу, но не беда. Главное быть последовательным. Давайте не уходить далеко от геометрических примитивов. Создадим два класса. Класс, описывающий круг и класс, описывающий прямоугольник:

type
TCircle = class(TObject)
public
X: Integer;
Y: Integer;
D: Integer;
end;
TRectangle = class(TObject)
public
X1: Integer;
Y1: Integer;
X2: Integer;
Y2: Integer;
end;

Круг вполне описывается координатами центра (X, Y) и диаметром (D), а прямоугольник — двумя точками (X1, Y1 и X2, Y2).

Допустим у нас есть программа для рисования кругов и прямоугольников. Каждый раз, когда мы рисуем новый круг, он кладётся в массив Circles: array of TCircle, а когда рисуем новый прямоугольник, он кладётся в массив Rectangles: array of TRectangle.

Далее нам нужен код, который определит, находится–ли заданная координата внутри одного из нарисованных примитивов. Например, пользователь совершил клик мыши и нам нужно выделить приметив, если кликнули именно на него.

Заведём для этого в каждом классе функцию HitTest, которая будет возвращать True в случае, если наша точка находится внутри графического примитива и False в противном случае:

type
TCircle = class(TObject)
public
X: Integer;
Y: Integer;
D: Integer;
function HitTest(aX, aY: Integer): Boolean;
end;
type
TRectangle = class(TObject)
public
X1: Integer;
Y1: Integer;
X2: Integer;
Y2: Integer;
function HitTest(X, Y: Integer): Boolean;
end;
function TCircle. HitTest(aX, aY: Integer): Boolean;
begin
Result:= Sqrt(Sqr(X — aX) + Sqr(Y — aY)) <= D;
end;
function TRectangle. HitTest(X, Y: Integer): Boolean;
begin
Result:= (X1 <= X) and (X <= X2) and (Y1 <= Y) and (Y <= Y2);
end;
Это была реализация классов, а тут реализация базовой функции HitTest, которая должна проверить все наши объекты:
var
Circles: array of TCircle;
Rectangles: array of TRectangle;
function HitTest(X, Y: Integer): Boolean;
var
I: Integer;
begin
Result:= False;
for I:= 0 to Length(Rectangles) — 1 do
begin
Result:= Rectangles[I].HitTest(X, Y);
if Result then
Exit;
end;
for I:= 0 to Length(Circles) — 1 do
begin
Result:= Circles[I].HitTest(X, Y);
if Result then
Exit;
end;
end;

Не слишком компактно получилось. А теперь представим, что разных типов примитивов у нас десятки и даже сотни. Получается для каждого нужен свой массив, и свой цикл для функции HitTest? Есть способ сделать проще, можно применить наследование.

В чём тут смысл? Вместо нескольких массивов для каждого графического примитива отдельно, мы заводим класс, который описывает графический примитив, назовём его, например, TShape. Далее мы хотим хранить все наши примитивы, независимо от их типа в массиве «Shapes: array of TShape». Но так просто у нас это не получится, компилятор ругнётся, что типы не совместимы.

Для того, чтобы мы смогли положить наши прямоугольники и круги в массив TShape, нам надо поменять их наследование. Заменим TObject на TShape в объявлении класса:

type
TShape = class(TObject)
end;
TCircle = class(TShape)
public
…..
end;
TRectangle = class(TShape)
public
…..
end;

Теперь наш круг одновременно и круг и графический примитив, равно как и в действительности. То же самое можно сказать и о квадрате. Что это значит с точки зрения программирования? То, что класс TCircle, наследник класса TShape можно использовать везде, где можно использовать класс TShape. Более того, все переменные и методы класса TShape (кроме private) будут также доступны в классе TCircle.

Не буду сильно углубляться в теорию, всё–таки я предпочитаю объяснять на примерах, поэтому сразу перейдём к тому как изменится наша функция с попмощью этого нехитрого преобразования:

var
Shapes: array of TShape;
function HitTest(X, Y: Integer): Boolean;
var
I: Integer;
begin
Result:= False;
for I:= 0 to Length(Shapes) — 1 do
begin
if Shapes[I] is TCircle then
Result:= (Shapes[I] as TCircle).HitTest(X, Y)
else if Shapes[I] is TRectangle then
Result:= (Shapes[I] as TRectangle).HitTest(X, Y)
if Result then
Exit;
end;
end;

На самом деле тоже не очень красиво. Приходится для каждого примитива делать проверку, поддерживает–ли он нужный нам тип (оператор is) и осуществлять приведение типов (оператор as). Операторы is и as предназначены для работы только с объектами и не работают с простыми типами. Подробнее о них можно прочитать в документации.

Чтобы оценить мощь наследования нам остался всего один шаг. В класс TShape добавим строку «function HitTest(X, Y: Integer): Boolean; virtual; abstract;”, а в классы TCircle и TRectangle добавим после аналогичных строчек ключевое слово override:

type
TShape = class(TObject)
public
function HitTest(X, Y: Integer): Boolean; virtual; abstract;
end;
TCircle = class(TShape)
public
 …..
function HitTest(X, Y: Integer): Boolean; override;
end;
TRectangle = class(TShape)
public
…..
function HitTest(X, Y: Integer): Boolean; override;
end;

Что это означает? Мы как бы говорим, что класс TShape в принципе может проверить, попали в него координаты мыши или нет, но конкретная реализация зависит от того, какой именно примитив используется. То есть абстрактно функциональность есть, но её реализация должна быть переопределена в классах потомках.

Нашу многострадальную функцию теперь можно переписать так:

var
Shapes: array of TShape;
function HitTest(X, Y: Integer): Boolean;
var
I: Integer;
begin
Result:= False;
for I:= 0 to Length(Shapes) — 1 do
begin
Result:= Shapes[I].HitTest(X, Y);
if Result then
Exit;
end;
end;

При этом, в случаю кругов, в реальности будет вызываться функция TCircle. HitTest, а в случае прямоугольников — TRectangle. HitTest.

Понятно, что в случае с одной абстрактной функцией выигрышь не совсем очевиден, но ведь можно расширить базовый класс, добавив в него функции:

TShape. Move(dx, dy: Integer); virtual; abstract;

для перемещения примитива,

TShape. Rotate(x, y: Integer; angel: Double); virtual; abstract;

для поворота вокруг точки,

TShape. Flip(Line: TLine); virtual; abstract;

для зеркального отображения вокруг прямой.

Реализация данных методов уникальна для каждого из классов наследников, однако сама функциональность применима ко всем графическим примитивам.

Оглавление книги